KR20220043510A - 템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체 Download PDF

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Abstract

측정 신호로부터 측정 정점을 추출하고, 측정 정점과 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성하며, 서로 다른 거리 정보를 비교하여 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하고, 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 측정 정점이 측정 신호에서 위치하는 시점에 따라, 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성하는, 신호 압축 장치를 제공한다.

Description

템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체{RECORDED MEDIA RECORDING OF THE SIGNAL COMPRESSION APPARATUS, METHOD AND PROGRAM FOR PERFORMING THE ANALYSIS BASED ON TEMPLATE SIGNAL}
본 발명은 템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 심전도 신호의 저장 또는 전송에 요구되는 연산 영역 및 메모리 사용량을 감소시키는 템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다.
심전도 신호는 신호분석을 위해 장시간 측정이 요구되므로 신호의 저장 및 전송과정에서 메모리 및 전력의 사용량이 매우 크다. 이와 관련하여, 심전도 신호는 높은 샘플링 주파수와 12bit 이상의 전위 값으로 측정되며, 이에 따라, 장시간 심전도 신호를 전송하는 것은 무시할 수 없는 크기의 메모리 및 전력의 소모를 유발한다.
따라서, 효과적으로 압축된 신호의 저장 및 전송을 통해 메모리와 전력의 소모의 최소화가 요구되나, 종래의 직선근사화를 통해 획득된 초기 정점 정보는 오차가 크므로, 최적화 기법을 적용하여 정점 정보의 보정이 요구되는 실정이다.
한편, 일반적인 동적계획법은 복잡한 연산을 단순화할 수 있도록 연산의 결과를 저장하고, 동일한 연산이 수행되는 경우에, 이전에 저장된 결과를 출력하는 기법이며, 이에 따라, 일반적인 동적계획법은 신호의 길이 및 정점의 개수에 따라 연산량과 메모리 사용량이 기하급수적으로 증가하여, 임베디드 장비에서 실시간 처리가 어려운 단점이 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 측정된 신호에 대해 마련되는 템플릿 정보를 기반으로, 동적계획법을 통해 신호를 효율적으로 압축하는 신호 압축 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면은, 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호를 수집하는 수집부; 상기 측정 신호로부터 임의의 시간에서의 측정 정점을 추출하는 정점 추출부; 사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성하는 거리 산출부; 상기 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 템플릿 정점 추출부; 및 상기 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 상기 측정 정점이 상기 측정 신호에서 위치하는 시점에 따라, 상기 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성하는 압축 신호 생성부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 템플릿 정점은, 상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함하고, 상기 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위 내에서, 상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 상기 하나 이상의 레벨과 각각 동일한 레벨로, 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 거리 산출부는, 상기 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해, 상기 측정 정점과, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점 사이의 거리를 비교하여 제 1 거리 정보를 생성하고, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점과 상기 임의의 하나의 템플릿 정점의 레벨과 비교하여 한 단계 낮은 레벨의 복수개의 템플릿 정점을 비교하여 복수개의 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 템플릿 정점 추출부는, 상기 제 1 거리 정보와 상기 복수개의 제 2 거리 정보를 각각 비교하여, 상기 복수개의 제 2 거리 정보 중 상기 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출할 수 있다.
또한, 상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점에 따라 생성된 서로 다른 거리 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 템플릿 정점 추출부는, 이전에 저장된 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출할 수 있다.
본 발명의 다른 일측면은, 템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치를 이용하는 신호 압축 방법에 있어서, 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호를 수집하는 단계; 상기 측정 신호로부터 임의의 시간에서의 측정 정점을 추출하는 단계; 사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성하는 단계; 상기 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계; 및 상기 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 상기 측정 정점이 상기 측정 신호에서 위치하는 시점에 따라, 상기 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 템플릿 정점은, 상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함하고, 상기 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위 내에서, 상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 상기 하나 이상의 레벨과 각각 동일한 레벨로, 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 서로 다른 거리 정보를 생성하는 단계는, 상기 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해, 상기 측정 정점과, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점 사이의 거리를 비교하여 제 1 거리 정보를 생성하고, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점과 상기 임의의 하나의 템플릿 정점의 레벨과 비교하여 한 단계 낮은 레벨의 복수개의 템플릿 정점을 비교하여 복수개의 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계는, 상기 제 1 거리 정보와 상기 복수개의 제 2 거리 정보를 각각 비교하여, 상기 복수개의 제 2 거리 정보 중 상기 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출할 수 있다.
또한, 상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점에 따라 생성된 서로 다른 거리 정보를 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계는, 이전에 저장된 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제공함으로써, 측정된 신호에 대해 마련되는 템플릿 정보를 기반으로, 동적계획법을 통해 신호를 효율적으로 압축할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 장치를 포함하는 신호 압축 시스템의 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 장치의 제어블록도이다.
도3은 도2의 압축 신호 생성부에서 압축 신호를 생성하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도4는 도2의 거리 산출부에서 이용되는 템플릿 정점을 나타낸 개략도이다.
도5는 신호 압축 장치가 측정 신호로부터 압축 신호를 생성하는 과정을 수행하기 위해 작성된 프로그래밍 언어인 것으로 이해할 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 방법의 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 장치를 포함하는 신호 압축 시스템의 개략도이다.
신호 압축 시스템(1)은 신호 압축 장치(200)가 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호(100)를 수집하고, 측정 신호(100)에 대해 사전에 마련되는 템플릿 정점을 이용하여 수집된 측정 신호(100)로부터 압축 신호를 생성할 수 있다.
이때, 측정 신호(100)는 사용자의 신체에 하나 이상의 전극을 부착하여, 사용자의 신체로부터 나타나는 전기적 신호를 측정하여 생성되는 심전도 신호를 의미할 수 있다.
이때, 심전도 신호는 시간의 흐름에 따라, 전극에서 측정되는 전기 신호의 레벨 변화를 나타내도록 측정될 수 있다.
이에 따라, 측정 신호(100)는 사전에 설정되는 측정 시간 간격 동안에 측정된 심전도 신호를 의미할 수 있으며, 또한, 측정 신호(100)는 사용자로부터 측정된 심전도 신호가 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 분할되어 각 분할된 신호를 의미할 수 있다.
한편, 측정 신호(100)는 심전도 신호와 같이, 시간의 흐름에 따라 측정되는 1차원 신호인 맥파 또는 뇌파 등의 생체 신호를 의미할 수도 있다.
신호 압축 장치(200)는 측정 신호(100)를 압축 또는 최적화하여 압축 신호를 생성할 수 있으며, 이를 통해, 신호 압축 장치(200)는 측정 신호(100)와 비교하여, 메모리 또는 전력 소모가 비교적 적은 최적화 신호를 생성하는 것으로 이해할 수 있다.
이와 같이, 신호 압축 장치(200)는 장시간 측정이 요구되는 1차원의 측정 신호(100)에 대한 저장 또는 전송이 지속되는 동작 시간을 증가시킬 수 있으며, 신호 압축 장치(200)는 메모리 용량이 작은 저용량 저장 장치에서도 측정 신호(100)로부터 생성된 최적화 신호를 이용 가능한 효과를 발생시킬 수 있다.
이하에서는, 신호 압축 장치(200)에서 측정 신호(100)로부터 압축 신호를 생성하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 장치의 제어블록도이다.
신호 압축 장치(200)는 수집부(210), 정점 추출부(220), 거리 산출부(230), 템플릿 정점 추출부(240), 압축 신호 생성부(250) 및 저장부(260)를 포함할 수 있다.
수집부(210)는 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호를 수집할 수 있다.
여기에서, 수집부(210)는 임의의 시간 간격 동안 측정된 신호를 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 분할하여 측정 신호(100)를 생성할 수도 있다.
정점 추출부(220)는 측정 신호(100)로부터 임의의 시간에서의 측정 정점을 추출할 수 있다.
이를 위해, 정점 추출부(220)는 압축 신호가 존재하는 임의의 시점과 해당 시점에 인접한 다른 시점 사이의 시간 간격을 나타내는 샘플링(Sampling) 시간 간격 마다 측정 정점을 추출할 수 있다.
또는, 정점 추출부(220)는 측정 신호의 기울기 변화량이 사전에 설정되는 범위를 벗어나는 경우에, 해당 시점에서의 측정 신호를 측정 정점으로 추출할 수 있다.
한편, 정점 추출부(220)는 측정 신호로부터 임의의 측정 정점을 추출하는 종래의 기법을 이용할 수도 있음은 물론이다.
거리 산출부(230)는 사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 측정 정점과 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성할 수 있다.
여기에서, 템플릿 정점은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함할 수 있으며, 템플릿 정점은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위에 따라, 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨과 동일한 레벨로 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함할 수 있다.
이때, 임의의 시점은 압축 신호가 존재하는 임의의 시점과 해당 시점에 인접한 다른 시점 사이의 시간 간격을 나타내는 샘플링(Sampling) 시간 간격에 따라, 측정 신호(100)로부터 추출되는 복수개의 시점으로 이해할 수 있다.
또한, 마진 범위는 템플릿 신호가 존재하는 시간 간격을 의미할 수 있으며, 마진 범위는 샘플링 시간 간격에 따른 임의의 시점을 기준으로, 해당 시점 보다 임의의 시간 간격이 뒤진 시점으로부터, 샘플링 시간 간격에 따른 임의의 시점을 기준으로 해당 시점 보다 임의의 시간 간격이 앞선 시점까지의 범위를 의미할 수 있다.
이때, 마진 범위는 압축 신호로부터 나타나는 가장 큰 레벨 보다 작고, 압축 신호로부터 나타나는 가장 낮은 레벨 보다 큰 레벨에 대해서 설정될 수 있으며, 다시 말해서, 마진 범위는 압축 신호로부터 나타나는 가장 큰 레벨과 가장 작은 레벨을 제외한 레벨에 대해 설정될 수 있다.
예를 들어, 템플릿 정점은 압축 신호로부터 나타나는 레벨이 6 개이고, 마진 범위에 따른 템플릿 정점이 하나의 레벨에 대해 4 개로 설정되는 경우에, 22 개의 템플릿 정점이 포함되도록 마련될 수 있다.
이에 따라, 거리 산출부(230)는 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해, 측정 정점과, 임의의 하나의 템플릿 정점 사이의 거리를 비교하여 제 1 거리 정보를 생성할 수 있고, 거리 산출부(230)는 임의의 하나의 템플릿 정점과 임의의 하나의 템플릿 정점의 레벨과 비교하여 한 단계 낮은 레벨의 복수개의 템플릿 정점을 비교하여 복수개의 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
이때, 거리 산출부(230)는 제 1 거리 정보를 생성하도록 선택되는 템플릿 정점을 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 선택되도록 마련될 수 있으며, 이에 따라, 거리 산출부(230)는 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
템플릿 정점 추출부(240)는 서로 다른 거리 정보를 비교하여 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출할 수 있다.
이를 위해, 템플릿 정점 추출부(240)는 거리 산출부(230)에서 생성된 제 1 거리 정보와 복수개의 제 2 거리 정보를 각각 비교하여, 복수개의 제 2 거리 정보 중 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출할 수 있다.
여기에서, 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출하는 것은 제 1 거리 정보와 복수개의 제 2 거리 정보의 각각의 합 연산의 결과가 가장 작은 제 2 거리 정보를 추출하는 것일 수 있고, 또한, 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출하는 것은 제 1 거리 정보와 복수개의 제 2 거리 정보의 각각의 차이 연산의 결과가 가장 작은 제 2 거리 정보를 추출하는 것일 수 있다.
이때, 템플릿 정점 추출부(240)는 거리 산출부(230)에서, 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성되는 경우에, 해당 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보의 관계와, 동일한 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 다른 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 다른 제 1 거리 정보 및 제 2 거리 정보의 관계를 비교할 수 있다.
예를 들어, 템플릿 정점 추출부(240)는 임의의 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보의 합과 동일한 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 다른 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 다른 제 1 거리 정보 및 제 2 거리 정보의 합을 비교할 수 있으며, 이러한 경우에, 템플릿 정점 추출부(240)는 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보의 합이 가장 작은 경우의 제 2 거리 정보를 추출할 수 있다.
이에 따라, 템플릿 정점 추출부(240)는 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성하도록 공통되어 이용된 템플릿 정점을 추출할 수 있으며, 또는, 템플릿 정점 추출부(240)는 제 2 거리 정보를 생성하도록 이용된 복수개의 템플릿 정점 중, 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성하도록 공통되어 이용된 템플릿 정점과는 다른 템플릿 정점을 추출할 수도 있다.
압축 신호 생성부(250)는 템플릿 정점 추출부(240)에서 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 측정 정점이 측정 신호에서 위치하는 시점에 따라, 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성할 수 있다.
이와 관련하여, 신호 압축 장치(200)는 측정 신호(100)로부터 나타나는 시간의 흐름에 따라, 템플릿 정점을 추출하는 과정을 반복할 수 있으며, 이러한 경우에, 압축 신호 생성부(250)는 시간의 흐름에 따라 추출되는 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성할 수 있다.
저장부(260)는 측정 정점과 복수개의 템플릿 정점에 따라 생성된 서로 다른 거리 정보를 저장할 수 있다.
이에 따라, 템플릿 정점 추출부(240)는 이전에 저장된 서로 다른 거리 정보를 비교하여 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출할 수 있다.
이와 관련하여, 템플릿 정점 추출부(240)는 동적계획법(Dynamic Programming)을 이용하여, 템플릿 정점을 추출하는 것으로 이해할 수 있으며, 여기에서, 동적계획법은 복잡한 연산을 단순화할 수 있도록 연산의 결과를 저장하고, 동일한 연산이 수행되는 경우에, 이전에 저장된 결과를 출력하는 기법으로 이해할 수 있다.
도3은 도2의 압축 신호 생성부에서 압축 신호를 생성하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도3을 참조하면, 수집부(210)는 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호를 수집할 수 있으며, 이에 따라, 정점 추출부(220)는 측정 신호(100)로부터 임의의 시간에서의 측정 정점을 추출할 수 있다.
거리 산출부(230)는 사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 측정 정점과 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성할 수 있다.
여기에서, 템플릿 정점은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함할 수 있으며, 템플릿 정점은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위에 따라, 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨과 동일한 레벨로 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 거리 산출부(230)는 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해, 측정 정점과, 임의의 하나의 템플릿 정점 사이의 거리를 비교하여 제 1 거리 정보를 생성할 수 있고, 거리 산출부(230)는 임의의 하나의 템플릿 정점과 임의의 하나의 템플릿 정점의 레벨과 비교하여 한 단계 낮은 레벨의 복수개의 템플릿 정점을 비교하여 복수개의 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
이때, 거리 산출부(230)는 제 1 거리 정보를 생성하도록 선택되는 템플릿 정점을 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 선택되도록 마련될 수 있으며, 이에 따라, 거리 산출부(230)는 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
템플릿 정점 추출부(240)는 서로 다른 거리 정보를 비교하여 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출할 수 있다.
이를 위해, 템플릿 정점 추출부(240)는 거리 산출부(230)에서 생성된 제 1 거리 정보와 복수개의 제 2 거리 정보를 각각 비교하여, 복수개의 제 2 거리 정보 중 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출할 수 있다.
이때, 템플릿 정점 추출부(240)는 거리 산출부(230)에서, 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성되는 경우에, 해당 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보의 관계와, 동일한 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 다른 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 다른 제 1 거리 정보 및 제 2 거리 정보의 관계를 비교할 수 있다.
이에 따라, 템플릿 정점 추출부(240)는 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성하도록 공통되어 이용된 템플릿 정점을 추출할 수 있으며, 또는, 템플릿 정점 추출부(240)는 제 2 거리 정보를 생성하도록 이용된 복수개의 템플릿 정점 중, 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성하도록 공통되어 이용된 템플릿 정점과는 다른 템플릿 정점을 추출할 수도 있다.
압축 신호 생성부(250)는 템플릿 정점 추출부(240)에서 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 측정 정점이 측정 신호에서 위치하는 시점에 따라, 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성할 수 있다.
한편, 저장부(260)는 측정 정점과 복수개의 템플릿 정점에 따라 생성된 서로 다른 거리 정보를 저장할 수 있다.
이에 따라, 템플릿 정점 추출부(240)는 이전에 저장된 서로 다른 거리 정보를 비교하여 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출할 수 있다.
이와 관련하여, 템플릿 정점 추출부(240)는 동적계획법(Dynamic Programming)을 이용하여, 템플릿 정점을 추출하는 것으로 이해할 수 있다.
도4는 도2의 거리 산출부에서 이용되는 템플릿 정점을 나타낸 개략도이다.
도4를 참조하면, 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨(검은색 박스)을 확인할 수 있으며, 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위에 따라, 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨과 동일한 레벨로 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨(하얀색 박스)을 확인할 수 있다.
여기에서, M은 임의의 시간 간격을 나타낼 수 있으며, 이에 따라, 마진 범위는 샘플링 시간 간격에 따른 임의의 시점을 기준으로, 해당 시점 보다 임의의 시간 간격이 뒤진 시점으로부터, 샘플링 시간 간격에 따른 임의의 시점을 기준으로 해당 시점 보다 임의의 시간 간격이 앞선 시점까지의 범위인 2M+1로 나타날 수 있다.
여기에서, +1은 샘플링 시간 간격에 따른 임의의 시점을 의미할 수 있다.
이때, 마진 범위는 압축 신호로부터 나타나는 가장 큰 레벨 보다 작고, 압축 신호로부터 나타나는 가장 낮은 레벨 보다 큰 레벨에 대해서 설정될 수 있으며, 다시 말해서, 마진 범위는 압축 신호로부터 나타나는 가장 큰 레벨과 가장 작은 레벨을 제외한 레벨에 대해 설정될 수 있다.
이와 같이, 템플릿 정점은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함할 수 있으며, 템플릿 정점은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위에 따라, 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨과 동일한 레벨로 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 거리 산출부(230)는 사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 측정 정점과 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성할 수 있다.
여기에서, 템플릿 정점은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함할 수 있으며, 템플릿 정점은 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위 내에서, 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨과 각각 동일한 레벨로, 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 거리 산출부(230)는 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해, 측정 정점과, 임의의 하나의 템플릿 정점 사이의 거리를 비교하여 제 1 거리 정보를 생성할 수 있고, 거리 산출부(230)는 임의의 하나의 템플릿 정점과 임의의 하나의 템플릿 정점의 레벨과 비교하여 한 단계 낮은 레벨의 복수개의 템플릿 정점을 비교하여 복수개의 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
이때, 거리 산출부(230)는 제 1 거리 정보를 생성하도록 선택되는 템플릿 정점을 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 선택되도록 마련될 수 있으며, 이에 따라, 거리 산출부(230)는 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성할 수 있다.
템플릿 정점 추출부(240)는 서로 다른 거리 정보를 비교하여 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출할 수 있다.
이를 위해, 템플릿 정점 추출부(240)는 거리 산출부(230)에서 생성된 제 1 거리 정보와 복수개의 제 2 거리 정보를 각각 비교하여, 복수개의 제 2 거리 정보 중 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출할 수 있다.
이때, 템플릿 정점 추출부(240)는 거리 산출부(230)에서, 하나의 레벨에 마련되는 복수개의 템플릿 정점에 대해 각각 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성되는 경우에, 해당 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보의 관계와, 동일한 레벨에 마련된 복수개의 템플릿 정점 중 다른 하나의 템플릿 정점에 대해 생성된 다른 제 1 거리 정보 및 제 2 거리 정보의 관계를 비교할 수 있다.
이에 따라, 템플릿 정점 추출부(240)는 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성하도록 공통되어 이용된 템플릿 정점을 추출할 수 있으며, 또는, 템플릿 정점 추출부(240)는 제 2 거리 정보를 생성하도록 이용된 복수개의 템플릿 정점 중, 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보를 생성하도록 공통되어 이용된 템플릿 정점과는 다른 템플릿 정점을 추출할 수도 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 장치에서 압축 신호를 생성하는 과정의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도5는 신호 압축 장치가 측정 신호로부터 압축 신호를 생성하는 과정을 수행하기 위해 작성된 프로그래밍 언어인 것으로 이해할 수 있다.
여기에서, N은 템플릿 정점의 개수를 의미하고, V는 템플릿 정점의 위치를 의미하며, M은 마진 범위를 산출하도록 이용되는 임의의 시간 간격을 의미하고, C는 마진 범위 내에서 선택될 수 있는 템플릿 정점을 나타낸 행렬(Cost Matrix)을 의미하고, B는 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 하나 이상의 레벨 중 임의의 하나의 레벨과 동일한 레벨로 나타나는 템플릿 정점을 나타낸 행렬(Base Matrix)을 의미한다. 또한, R은 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련된 레벨의 개수를 의미하고, DP는 제 1 거리 정보와 제 2 거리 정보의 합인 것으로 이해할 수 있다.
이에 따라, 신호 압축 장치(200)는 Cost Matrix의 1행을 계산할 수 있다(Line 9).
이후, 신호 압축 장치(200)는 Cost Matrix의 R번째 행을 연산할 수 있다(Line 11).
이때, 신호 압축 장치(200)는 Cost Matrix의 R번째 행의 i번째 열의 연산에 이용되는 Base Matrix를 계산할 수 있으며(Line 12), 신호 압축 장치(200)는 Cost Matrix의 R-1번째 행의 j번째 열의 값과 Base Matrix의 합 중 최소 값을 계산하여 Cost Matrix의 R번째 행의 i번째 열을 계산할 수 있다(Line 14).
이후, 신호 압축 장치(200)는 최종 DP 값을 연산하기 위한 Base Matrix를 계산할 수 있다.
이어서, 신호 압축 장치(200)는 Cost Matrix의 마지막 행과 Base Matrix의 합 중 최소 값을 동적계획법 결과 값으로 반환할 수 있다.
이를 통해, 신호 압축 장치(200)는 N개의 정점이 마련되는 템플릿에 대해, M의 마진이 설정되는 경우에, O(MN)의 공간 복잡도를 나타내게 될 수 있고, 신호 압축 장치(200)에서 이용되는 Base Matrix는 O(M)의 공간 복잡도로 계산될 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 압축 방법은 도 1에 도시된 신호 압축 장치(200)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 1의 신호 압축 장치(200)와 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
신호 압축 방법은 측정 신호를 수집하는 단계(600), 측정 정점을 추출하는 단계(610), 서로 다른 거리 정보를 생성하는 단계(620), 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계(630) 및 압축 신호를 생성하는 단계(640)를 포함할 수 있다.
측정 신호를 수집하는 단계(600)는 수집부(210)가 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호(100)를 수집하는 단계일 수 있다.
측정 정점을 추출하는 단계(600)는 정점 추출부(220)가 측정 신호로부터 임의의 시간에서의 측정 정점을 추출하는 단계일 수 있다.
서로 다른 거리 정보를 생성하는 단계(610)는 거리 산출부(230)가 사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 측정 정점과 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성하는 단계일 수 있다.
측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계(620)는 템플릿 정점 추출부(240)는 서로 다른 거리 정보를 비교하여 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계일 수 있다.
압축 신호를 생성하는 단계(630)는 압축 신호 생성부(250)는 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 측정 정점이 측정 신호(100)에서 위치하는 시점에 따라, 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성하는 단계일 수 있다.
이와 같은, 신호 압축 방법은 어플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 신호 압축 시스템
100: 측정 신호
200: 신호 압축 장치

Claims (11)

  1. 사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호를 수집하는 수집부;
    상기 측정 신호로부터 임의의 시간에서의 측정 정점을 추출하는 정점 추출부;
    사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성하는 거리 산출부;
    상기 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 템플릿 정점 추출부; 및
    상기 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 상기 측정 정점이 상기 측정 신호에서 위치하는 시점에 따라, 상기 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성하는 압축 신호 생성부를 포함하는, 신호 압축 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 템플릿 정점은,
    상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함하고,
    상기 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위 내에서, 상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 상기 하나 이상의 레벨과 각각 동일한 레벨로, 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함하는, 신호 압축 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 거리 산출부는,
    상기 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해, 상기 측정 정점과, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점 사이의 거리를 비교하여 제 1 거리 정보를 생성하고, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점과 상기 임의의 하나의 템플릿 정점의 레벨과 비교하여 한 단계 낮은 레벨의 복수개의 템플릿 정점을 비교하여 복수개의 제 2 거리 정보를 생성하는, 신호 압축 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 템플릿 정점 추출부는,
    상기 제 1 거리 정보와 상기 복수개의 제 2 거리 정보를 각각 비교하여, 상기 복수개의 제 2 거리 정보 중 상기 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출하는, 신호 압축 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점에 따라 생성된 서로 다른 거리 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 템플릿 정점 추출부는,
    이전에 저장된 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는, 신호 압축 장치.
  6. 템플릿 신호에 기반한 신호 압축 장치를 이용하는 신호 압축 방법에 있어서,
    사전에 설정되는 측정 시간 간격으로 나타나는 측정 신호를 수집하는 단계;
    상기 측정 신호로부터 임의의 시간에서의 측정 정점을 추출하는 단계;
    사전에 복수개의 템플릿 정점이 마련되어, 상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점을 이용하여 서로 다른 거리 정보를 생성하는 단계;
    상기 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계; 및
    상기 템플릿 정점을 추출하도록 이용된 상기 측정 정점이 상기 측정 신호에서 위치하는 시점에 따라, 상기 템플릿 정점을 나열하여 압축 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 신호 압축 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 템플릿 정점은,
    상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 하나 이상의 레벨을 포함하고,
    상기 레벨로부터 임의의 시간 간격으로 사전에 설정되는 마진 범위 내에서, 상기 압축 신호의 임의의 시점에서 나타나도록 마련되는 상기 하나 이상의 레벨과 각각 동일한 레벨로, 사전에 설정되는 단위 시간 간격에 따라 마련되는 하나 이상의 레벨을 더 포함하는, 신호 압축 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 서로 다른 거리 정보를 생성하는 단계는,
    상기 복수개의 템플릿 정점 중 임의의 하나의 템플릿 정점에 대해, 상기 측정 정점과, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점 사이의 거리를 비교하여 제 1 거리 정보를 생성하고, 상기 임의의 하나의 템플릿 정점과 상기 임의의 하나의 템플릿 정점의 레벨과 비교하여 한 단계 낮은 레벨의 복수개의 템플릿 정점을 비교하여 복수개의 제 2 거리 정보를 생성하는, 신호 압축 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계는,
    상기 제 1 거리 정보와 상기 복수개의 제 2 거리 정보를 각각 비교하여, 상기 복수개의 제 2 거리 정보 중 상기 제 1 거리 정보와 가장 인접한 하나의 제 2 거리 정보를 추출하는, 신호 압축 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 측정 정점과 상기 복수개의 템플릿 정점에 따라 생성된 서로 다른 거리 정보를 저장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는 단계는,
    이전에 저장된 서로 다른 거리 정보를 비교하여 상기 측정 정점과 가장 인접한 하나의 템플릿 정점을 추출하는, 신호 압축 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 신호 압축 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.

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